工业企业供电系统改正.ppt

供用电技术与内外线施工 电气技术教研室 供用电技术： （1）工业企业供电系统 （2）电力负荷计算 （3）电力线路选择 （4）质量的提高与电能节约 （5）电气照明 内外线施工： （1）内线训练： 室内照明配线及动力配线 （2）外线训练： 导线连接、横担绝缘子的安装、导线的架设 单元一 工业企业供电系统 主要内容： 1电力系统的基本概念 2工业企业供电系统 3电力系统的额定电压 4. 电力系统中性点运行方式 重点 工业企业供电系统 课题1 电力系统的基本概念 电力系统：发电厂、变电所、电力线路和电能用户 组成的统一整体。 动力系统：电力系统加上动力装置（热能、水能及 其他能源动力装置）。 电 力 网：电力系统中由各级电压的输配电线路和 变电所组成的部分。 工业企业供电系统 企业变电所 一、发电厂（发电站） 工业企业供电系统 根据所利用一次能源形式的不同： 1火力发电厂 2水力发电厂 3核能发电厂 4. 风力发电厂 5地热发电厂 6. 太阳能发电厂 7潮汐发电厂 根据发电厂的容量大小及其供电范围： 区域性发电厂 地方性发电厂 自备专用发电厂 工业企业供电系统 二、变电所（变电站） 升压变电所、降压变电所 枢纽变电所、地区变电所、企业变电所 配电所 仅用来接收电能和分配电能的场所 换流站 仅用于将交流电流转换为直流电流或将直 流电流转换为交流电流的场所 工业企业供电系统 三、电力线路 工业企业供电系统 n 输电线路（ 220kV） 配电线路（ 110kV） n 低压网（330kV） 四、电能用户 工业企业供电系统 n 工业用户、农业用户、商业用户、居民用户等 n 小型企业（10000kVA） 工业企业供电系统 课题2 电力系统的额定电压 一、电力系统的额定电压 分 类类 电电网和用电设电设 备备 额额定电压电压 (kV) 发电发电 机 额额定电压电压 (kV) 电电力变压变压 器额额定电压电压 (kV) 一次绕组绕组二次绕组绕组 低 压压 0.22 0.38 0.66 0.23 0.40 0.69 0.22 0.38 0.66 0.23 0.40 0.69 高 压压 3 6 10 35 60 110 154 220 330 500 3.15 6.3 10.5 13.8,15.75,18,20 3及3.15 6及6.3 10及10.5 13.8,15.75,18,20 35 60 110 154 220 330 500 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 38.5 66 121 169 242 363 550 1)电网线路的额定电压 是采用始端电压和末端电压的算术 平均值。 2)用电设备的额定电压 与同级电网的额定电压相同。 3)发电机的额定电压 高于同级电网额定电压5%。 4)电力变压器的额定电压 G T1T2 T3 110kV 10kV 6kV 380/220V 工业企业供电系统 10.5kV 10.5/121kV 110/6.3kV 10/0.4kV 二、额定电压的选择 1、额定电压选择考虑的因素 （1）负荷大小和距离电源远近对供电电压的 选择有很大关系。 工业企业供电系统 工业企业供电系统 线线路电压电压 （ kV） 线线路 结结构 输输送功率 （kW） 输输送距离（km ） 0.38 0.38 6 6 10 10 35 60 110 220 330 500 750 架空线线 电缆线电缆线 架空线线 电缆线电缆线 架空线线 电缆线电缆线 架空线线 架空线线 架空线 架空线线 架空线线 架空线线 架空线线 100 175 2000 3000 3000 5000 200015000 350030000 1000050000 100000500000 200000800000 10000001500000 20000002500000 0.25 0.35 310 8 515 10 2050 30100 50150 100300 200600 150850 500以上 2个 主要因素 表1-5 各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离 (2) 供电电压还与下列因素有关： 导线截面的大小； 工业企业的生产班次和负荷曲线的均衡程度； 负荷的功率因数； 电价制度； 折旧等费用在设计时占投资额的百分比； 国家规定的还本年限； 是否有大型用电设备，如炼钢、轧钢及其它大型 整流设备等。 工业企业供电系统 (3) 地区的原有电压对工业企业供电电压的选择起了极 严格的限制作用。 本地区有两个不同的供电电压，而且都具备对 企业供电的可能性； 由于建造和改造大型企业致使地区电网需要改 建时，可将地区电网的改建与企业供电系统统一考虑 ； 企业自备电厂与系统连接时。 工业企业供电系统 2.高压配电电压的选择 电压等级的选择： 三相交流输电线路传输的功率为： 当输送功率一定时， (1)输电电压愈高,电流愈小，导线的载流部分 的截面积愈小，投资愈小。 (2)电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压 器、断路器的绝缘投资也愈大。 传输功率越大，输送距离越远，则选择较高的电 压等级比较有利。 工业企业供电系统 工业企业供电系统的高压配电电压： 主要取决于当地供电电源电压及企业高压用电设 备的电压、容量和数量等因素。 工业企业内部采用的高压配电电压： 通常是610kV。 如果当地的电源电压为35kV ： 高压深入负荷中心直降配电方式 工业企业供电系统 3.低压配电电压的选择 一般采用380220V 工业企业供电系统 采矿、石油和化工等少数部门 : 660V，甚至1140V或2000V 工业企业供电系统 课题4 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点：星形连接的G、T的中性点 中 性 点 运 行 方 式 中性点不接地 中性点经消弧线 圈接地 中性点直接接地 小接地 短路电 流系统 大接地 短路电 流系统 分析目的：它关系到绝缘水平、通信干扰、接地保 护、电压等级、系统接线等方面。 一、中性点不接地系统 为了方便讨论，认为： 1. 三相系统对称 2. 对地分散电容用线路中央集中电容C代替， 相间电容与本内容无关，不予考虑。 查手册 得知C 工业企业供电系统 1.正常运行 向量图 分析法 工业企业供电系统 （1）三相电压对称： UA=UB=UC=Uph （2）三相对地电容电流对称： ICA=ICB=ICC =Uph/Xc （4）大地无电容电流。 （3）中性点电位为0。 工业企业供电系统 2.单相接地 (b) 向量图 相电压 相对地电压 工业企业供电系统 （1）C相对地电压：UC=0 （2）中性点电位升高为相电压：UN= - UC （4）系统线电压的大小和相位差不变 （3）A、B相对地电压和电流： （5）C相接地电流为正常时对地电容电流3倍 工业企业供电系统 结 论 绝缘水平按线电压设计 三相系统仍然对称， 可以继续运行两个小时 有专用的交流绝缘监察装置 在接地点有间歇性或稳定电弧 工业企业供电系统 应用范围： 3 10kV，接地电流IC 30A的高压电网 2060kV，接地电流IC 10A的高压电网 注：供照明用电的380220V系统是 中性点直接接地的三相四线制。 1000V以下的三相三线制电网 超出范围？ 工业企业供电系统 二、中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈：是具有铁芯的电感线圈，其电抗很大， 电阻忽略。有许多分接头用以调整线圈的匝数，改 变电抗的大小，从而调节消弧线圈的电感电流。 中性点不接地电力网发生 K(1) 时，仍可继 续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性 电弧，危胁设备，甚至产生三相或两相短路。 问题的提出：为什么要采用中性点经消弧 线圈接地系统？ 工业企业供电系统 (a) 正常运行时电路图 UN=0 IC=0 IL=0 1.正常运行 工业企业供电系统 (b) C相短路时的电路图 (c) 向量图 2.单相接地故障 （1）滞后 90 (2) 电压关系同 不接地系统 工业企业供电系统 补偿方式及选用： 1）全补偿 （不采用） 接地点电流为零， IL=IC 缺点：XL=Xc，网络容易形成串联谐振过电压 2）欠补偿（少采用） 接地点为容性电流， ILIC 注意：电感电流数值不能过大 工业企业供电系统 结 论 绝缘水平按线电压设计 单相接地后可以继续运行2小 时 有专用的交流绝缘监察装置 工业企业供电系统 三、中性点直接接地系统 单相接地 继电保护动作 断路器跳开 切除故障线路 工业企业供电系统 1）供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、 加备用电源 缺 点 2）短路电流过大 危 害 断路器容量大 电压下降 系统不稳定 干扰通讯 改 进 中性点经电抗器接地 系统部分中性点接地 工业企业供电系统 中性点电位不偏移 相对地绝缘按相电压设计 节省造价 110kV及以上系统 优点： 应用范围： 工业企业供电系统 课题二 企业变配电站的主接线 一 单母线接线 如图11.5.1所示，单母线接线的特点是整个 配电装置只有一组母线，所有电源进线和出线 都接在同一组母线上。 每一回路均装有断路 器QF和隔离开关QS。断路器用于在正常或故障 情况下接通与断开电路，隔离开关当停电检查 断路器时作为隔离电器隔离电压。 单母线接线的特点是接线简单，操作方便 ，投资少，便于扩建；但可靠性和灵活性较 差，当母线和母线隔离开关检修或故障时， 各支路都必须停止工作，当引出线的断路器 检修时，该支路要停止供电。因此，单母线 接线不能满足不允许停电的重要用户的供电 要求，只适用于不重要负荷的中、小容量的 变电所。 图11.5.1 单母线接线 二 双母线接线 如图11.5.3所示，双母线接线有两组母 线(母线和母线)，两组母线之间通过 母线联络断路器QF(以下简称母联断路器) 连接；每一条引出线和电源支路都经一台 断路器与两组母线隔离开关分别接至两组 母线上。 图11.5.3 双母线接线 双母线接线的特点为： (1) 可轮流检修母线而不影响正常供电。 (2) 检修任一母线侧隔离开关时， 只影响该回路供电。 (3) 工作母线发生故障后， 所有回路短时停电并能迅速 恢复供电。 (4) 出线回路断路器检修时，该回路要停止工作。 双母线接线有较高的可靠性，广泛用于出线带电抗器的6 10 kV配电装置中，当3560 kV配电装置的出线数超过8回 和110 kV配电装置的出线数为5回及以上时，也采用双母线接 线。 三 车间（或小型工厂）变电所的主电路图 1. 只装有一台主变压器的小型变电所主电路图 只有一台主变压器的小型变电所， 其高压侧一般采用无 母线接线。高压侧采用隔离开关断路器的变电所主电路如图 11.5.5所示。这种主电路由于采用了高压断路器，因而变电所 的停、送电操作十分灵活方便。同时，高压断路器都配有继电 保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸。由于 只有一路电源进线，因而此种接线一般只用于三级负荷； 如果 变电所低压侧有联络线与其它变电所相连，则可用于二级负荷 。 图11.5.5 高压侧采用隔离开关断路器的变电所主电路 2. 装有两台主变压器的小型变电所主电路图 高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主电路如图 11.5.6所示。这种主电路的供电可靠性较高。当任一主变压器 或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压 母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。这种主电 路可供一、二级负荷。 高压侧单母线、低压侧单母线分段的变电所主电路如图 11.5.7所示。这种主电路适用于装有两台及以上主变压器或具 有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。当任一主变 压器检修或发生故障时，通过切换操作，可很快恢复整个变电 所的供电，此电路可供二、三级负荷；有联络线时，可供一、 二级负荷。 图11.5.6 高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主电路 1.变配电站的值班制度 工厂变、配电所的值班制度常采用 是指工厂变、配电所采用以三班轮换的值班制度为 主，即全天24h，分早、中、晚三班，由值班员轮流值班。这种制度 对于保证变、配电所的安全运行有很大好处，但人员编制较多。 所谓无人值班制，是指一些小工厂的变、配电所及大中型厂的一 些车间变配电室，仅由厂部或车间维修电工或厂部总变、配电所的 值班电工定期巡视检查。这种值班制度，虽然节省了人员配备，但 难以及时处理用电过程中的突发事故。 轮班制或无人值班制 。 所谓轮班制， 2.变配电站的值班员职责 1)遵守变、配电所值班制度，做好变、配电所的安全保卫工作，确保 变、配电所的安全运行。 2)认真学习、贯彻执行有关操作规程，熟悉变、配电所的一、二次接 线和设备分布、机构性能、操作要求及维护保养方法等，掌握安全用 具和消防设备的使用方法及触电急救法，了解变、配电所现在的运行 方式、负荷情况及负荷调整、电压调节等措施。 3)监视所内各种设备的运行情况，定期巡视检查，按照规定抄、报各 种运行数据，记录运行日志。 4)按上级调度命令进行操作，发生事故时应进行紧急处理，并作好有 关记录以备查考。 5)保管好变、配电所内各种资料图表、工具仪器和消防器材等，并做 好所内设备及环境的清洁卫生。 6)按规定进行交接班。 二、变电站配电装置的运行维护 1.一般要求 配电装置应定期进行巡视检查，以便及时发现运行中出现的设备 缺陷和故障，如导体连接的接头部分发热、绝缘瓷瓶闪络或破损、油 断路器漏油等，应设法采取措施予以消除。 在有人值班的变配电站内，配电装置应每班或每天进行一次外部 检查。在无人值班的变配电站内配电装置至少每月检查一次。如遇短 路引起开关跳闸或其他特殊情况，应对设备进行特别检查。 三、变配电站的送电和停电操作制度 1.倒闸操作 使电气设备从一种状态转换到另一种状态的过程称为倒闸，所进行的 操作称为倒闸操作。 （1）电气倒闸操作的四种状态 运行状态 是指电气设备的隔离开关及断路器都在合闸位置带电运行 。 热备用状态是指电气设备的隔离开关在合闸位置，断路器在断开位置 。 冷备用状态是指电气设备的隔离开关及断路器都在断开位置。 检修状态是指电气设备的所有隔离开关及断路器均在断开位置。 （2）倒闸操作的主要内容 1)电力线路的停、送电操作。 2)电力变压器的停、送电操作。 3)发电机的起动、并列和解列操作。 4)电网的合环与解环。 5)母线接线方式的改变(倒母线操作)。 6)中性点接地方式的改变。 1.倒闸操作 使电气设备从一种状态转换到另一种状态的过程称为倒闸，所进行的操作称为倒闸 操作。 三、变配电站的送电和停电操作制度 （1）电气倒闸操作的四种状态 运行状态 热备用状态 冷备用状态 检修状态 是指电气设备的隔离开关及断路器都在合闸位置带电运行。 是指电气设备的隔离开关在合闸位置，断路器在断开位置。 是指电气设备的隔离开关及断路器都在断开位置。 是指电气设备的所有隔离开关及断路器均在断开位置。 （2）倒闸操作的主要内容 1)电力线路的停、送电操作。 2)电力变压器的停、送电操作 。 3)发电机的起动、并列和解列操作。 4)电网的合环与解环。 5)母线接线方式的改变(倒母线操作) 。 6)中性点接地方式的改变。 (3)倒闸操作的基本要求 1)运行值班人员必须要有高度责任心，严格按照倒闸操作的要求，严肃认真地进行 操作，确保万无一失。 2)倒闸操作必须两人同时进行。 3)经过“三审”批准生效的操作票，在正式操作前，应在“电气模拟盘”上按照操作票 的内容和顺序模拟预演，对操作票的正确性进行最后检查、把关。 4)每进行一项操作，都应遵循“唱票对号复诵核对操作”这5个程序进行。 5)操作必须按操作票的顺序执行，不得跳项和漏项，也不准擅自更改操作票的内容 及操作顺序。 6)操作中发生疑问或发现电气闭锁装置报警，应立即停止操作，报告值班负责人 ，查明原因后，再决定是否继续操作。 7)全部操作结束后，对操作过的设备进行复查，并向发令人回令。 8)操作过程中，除特殊情况，不得随意更换操作人和监护人。 (4)倒闸操作的方法 1)接受调度人员的预发命令。 2)宣布命令。 3)填写操作票。 4)审核操作票。 5)模拟操作。 6)核对设备。 7)唱票操作。 8)检查。 9)汇报。 2-4电力负荷及其计算 一、电力负荷的分级及对供电电源的要求 “电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位， 也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。 生产加工机械的拖动设备； 电焊、电镀设备； 电热设备； 照明设备。 生产加工机械的拖动 设备 电焊、电镀设备 电焊机的工作特点是：电焊机的工作特点是： （1 1）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交）工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交 替。替。 （2 2）功率较大。）功率较大。 （3 3）功率因数很低。）功率因数很低。 （4 4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。 电镀的作用： 防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如 镀铜、镀铬。 电镀设备的工作特点是：电镀设备的工作特点是： （1 1）工作方式是长期连续工作的。）工作方式是长期连续工作的。 （2 2）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。）供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 （3 3）容量较大，功率因数较低。）容量较大，功率因数较低。 59 电热设备 电热设备的工作特点是：电热设备的工作特点是： （1 1）工作方式为长期连续工作方式。）工作方式为长期连续工作方式。 （2 2）电力装置一般属二级或三级负荷。）电力装置一般属二级或三级负荷。 （3 3）功率因数都较高，小型的电热设备可达到）功率因数都较高，小型的电热设备可达到1 1。 电阻加热炉 电弧炉 感应炉 其它电热设备 主要用于各种零件的热处理 主要用于矿石熔炼、金属熔炼 主要用于熔炼和金属材料热处理 红外线加热、微波加热和等离子加热等 60 照明设备 白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、钨卤化物灯和 单灯混光灯等。 照明设备的工作特点：照明设备的工作特点： （1 1）工作方式属长期连续工作方式。）工作方式属长期连续工作方式。 （2 2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1 1外，其它类型的灯具功率因数均较低外，其它类型的灯具功率因数均较低 。 （3 3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。 （4 4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在）照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%10%左右。左右。 61 2、工厂用电负荷的分类 序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1 1 金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床 一级一级 价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级 2 2 铸造车间铸造车间 冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t30t及以上的浇铸起重机及以上的浇铸起重机 三级三级 3 3 热处理车间热处理车间 井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级 4 4 锻压车间锻压车间 锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级 5 5 电镀车间 电镀车间 大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级 6 6 模具成型车间模具成型车间 隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机 二级二级 7 7 层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级 表21 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类 8 8 线缆车间线缆车间 冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液 压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备 二级二级 9 9 空压站空压站单台单台60m60m 3 3 /min/min以上空压机以上空压机 二级二级 有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级 离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级 二、 负荷曲线 负荷曲线表示负荷随时间变化的曲线成为负荷曲线，可分为日负荷、月 负荷和年负荷曲线。 62 日负荷曲线 日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（024h）变化情况。如图2-1。 日负 荷曲线可用测量的方法绘制。绘制的方法是： （1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数， 逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线，见图2-1a。 （2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时 ）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上 ，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线，图2-1b所示。 64 年负荷曲线 年负荷曲线反映负荷全年（8760h）变动情况。如图2-2所示。 年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可 根据全年日负荷曲线间接制成；年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代 表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。通常用年持续负荷曲线来表示年 负荷曲线，绘制方法如图2-2所示。 其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定。一般在北 方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季 200天。图2-2是南方某用户的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时 间计算为T1=200t1+165t2。 65 分析负荷曲线可以了解负荷变动的规律，